DE60224212T2 - NETWORK WITH MULTIPLE SUB NETWORKS - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Netzwerk mit mehreren Sub-Netzwerken, die jeweils über Brücken-Terminals verbunden werden können.The Invention relates to a network with several sub-networks, each over Bridge terminal can be connected.
Die Sub-Netzwerke können auf unterschiedlichen Frequenzen oder Codes oder zu unterschiedlichen Zeiten arbeiten. Innerhalb jedes einzelnen Netzwerks kommunizieren Endgeräte drahtlos über eine oder mehrere Funkteilstrecken. Des weiteren kann innerhalb eines Sub-Netzwerks eine zentrale Kontrollstation existieren oder nicht.The Sub-networks can on different frequencies or codes or too different Times work. Communicate within each individual network terminals wirelessly over one or several radio links. Furthermore, within a Sub-network a central control station exist or not.
Ein derartiges Sub-Netzwerk ist beispielsweise aus Habetha, J.; Nadler, M.: „Concept of a Centralised Multihop Ad Hoc Network"; Proceedings European Wireless, Dresden, Sept. 2000, bekannt. Bei diesem bekannten Netzwerk operieren benachbarte Sub-Netzwerke auf unterschiedlichen Frequenzen und werden durch Brücken-Terminals miteinander verbunden, die sich im Überlappungsbereich zweier Sub-Netzwerke befinden. Die Brücken-Terminals nehmen abwechselnd am Betrieb innerhalb der beiden Sub-Netzwerke teil, indem sie von einer Frequenz zur anderen hin- und herschalten. Es gibt die Möglichkeit, jegliche Übertragung an das Brücken-Terminal zu unterbinden, während es auf der Frequenz eines anderen Sub-Netzwerks operiert. Dies wird durch eine zentrale Kontrollstation in jedem der Sub-Netzwerke bewerkstelligt, die für die Vergabe der Übertragungsressourcen innerhalb des Sub-Netzwerks zuständig ist und über die Abwesenheit des Brücken-Terminals informiert ist. Die zentrale Kontrollstation vergibt daher während der Abwesenheit des Brücken-Terminals keinerlei Übertragungskapazität an andere Stationen, die eine an das Brücken-Terminal gerichtete Übertragung angemeldet haben.One such subnetwork is, for example, Habetha, J .; Nadler, M .: "Concept of a Centralized Multihop Ad Hoc Network ", Proceedings European Wireless, Dresden, Sept. 2000, known. In this known network, neighboring ones operate Subnetworks on different frequencies and are interconnected by bridge terminals connected in the overlapping area of two Sub-networks are located. The bridge terminals take turns on the operation within the two sub-networks part by switching from one frequency to another. There is the possibility, any transmission to the bridge terminal to stop while it operates on the frequency of another sub-network. this will accomplished by a central control station in each of the sub-networks, the for the allocation of transmission resources within the sub-network is and about informed about the absence of the bridge terminal is. The central control station therefore forgives during the Absence of the bridge terminal no transmission capacity to others Stations one to the bridge terminal directed transmission have registered.
Der Artikel „User-dependent Perfect-scheduling Multiple Access (UPMA) For Wireless Ad Hoc Internet Access", Li Jiangdon et al., Proceedings of 16th Internation Conference an Communication Technology (ICCT00), Bd. 2, 21. August 2000 (2000-08-21)–25. August 2000 (2000-08-25), S. 1714–1717, XP010526693 Peking (Beijing), China, offenbart ein zentralisiertes Ad-hoc-Netzwerk, in dem ein Clustercontroller Pakete speichert, die an einen Gateway-Knoten geleitet werden, wobei die Pakete unmittelbar nachdem der Gateway-Knoyen wieder Pakete in dieses Cluster gesendet hat, an den Gateway-Knoten gesendet werden.Of the Article "User-dependent Perfect-scheduling Multiple Access (UPMA) For Wireless Ad Hoc Internet Access, "Li Jiangdon et al., Proceedings of 16th International Conference on Communication Technology (ICCT00), Vol. 2, 21 August 2000 (2000-08-21) -25. August 2000 (2000-08-25), p. 1714-1717, XP010526693 Beijing, China, discloses a centralized ad hoc network in which a Cluster controller stores packets that are sent to a gateway node be directed, with the packets immediately after the gateway node sent back packets to this cluster to the gateway node be sent.
Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, ein Netzwerk mit verbesserten Kommunikationsmöglichkeiten zwischen den Sub-Netzwerken zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Insbesondere wird sie erfindungsgemäß mit einem Netzwerk nach Anspruch 4 gelöst, mit mehreren Sub-Netzwerken, die jeweils über Brücken-Terminals verbunden sind, in denen vorgesehen ist, dass in wenigstens einem der Netzwerke ein Vertreter-Terminal für ein Brücken-Terminal eingerichtet wird, das während der Abwesenheit des Brücken-Terminals an das Brücken-Terminal gerichtete oder von dem Brücken-Terminal weiterzuleitende Daten entgegennimmt, die Daten zwischenspeichert und die genannten Daten an das Brücken-Terminal weiterleitet, wenn dieses wieder vorhanden ist.Of the The invention is based on the object, a network with improved communications between the sub-networks. This task is done by the characteristics of the independent claims solved. In particular, it is according to the invention with a network according to claim 4 solved, with multiple sub-networks, each connected via bridge terminals, which provides that in at least one of the networks a representative terminal for a bridge terminal is set up during that the absence of the bridge terminal to the bridge terminal directed or from the bridge terminal receives data to be forwarded, which caches data and forwards said data to the bridge terminal, if this is available again.
Erfindungsgemäß wählt daher ein Brücken-Terminal eine andere Station als seinen Vertreter aus, der während der Abwesenheit des Brücken-Terminals alle an das Brücken-Terminal gerichteten Daten entgegennimmt und zwischenspeichert. Wenn das Brücken-Terminal wieder auf die Frequenz (den Code oder den Zeitbereich) des betrachteten Sub-Netzwerks zurückwechselt, übermittelt der Vertreter dem Brücken-Terminal alle in der Zwischenzeit für es entgegengenommenen Daten.Therefore chooses according to the invention a bridge terminal another station as his representative during the Absence of the bridge terminal all to the bridge terminal receives and caches directed data. If that Bridge terminal back to the frequency (the code or the time range) of the considered sub-network returns, transmits the representative of the bridge terminal all in the meantime for it received data.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich vorteilhafterweise auf ein Netzwerk, in dem in wenigstens einem Sub-Netzwerk entweder keine zentrale Kontrollstation existiert oder aus einem anderen Grund eine Übertragung an das Brücken-Terminal während dessen Abwesenheit nicht unterbunden werden kann.The The present invention advantageously relates to a network, either no central control station in at least one subnetwork exists or for any other reason a transmission to the bridge terminal during that Absence can not be prevented.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß auch mit einem Brücken-Terminal nach Anspruch 1 und einem Vertreter-Terminal nach Anspruch 8 gelöst.The Task is also according to the invention with a Bridge terminal according to claim 1 and a representative terminal according to claim 8.
Die Netzwerke können entweder dezentral oder zentral organisiert sein.The Networks can be either decentralized or centrally organized.
Die Abwesenheit kann durch Frequenz-, Zeit-, Code- oder andere Gründe bedingt sein.The Absence may be due to frequency, time, code or other reasons be.
Falls in einem Sub-Netzwerk eine zentrale Kontrollstation existiert, jedoch eine Übertragung an das Brücken-Terminal während dessen Abwesenheit nicht möglich ist, wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die zentrale Kontrollstation vom Brücken-Terminal als sein Vertreter ausgewählt.If in a sub-network a central control station exists, however a transmission to the bridge terminal while whose absence is not possible is, according to one preferred embodiment invention, the central control station from the bridge terminal selected as his representative.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:embodiments The invention will be explained in more detail below with reference to FIGS. Show it:
Das im folgenden dargestellte Ausführungsbeispiel bezieht sich auf Ad-hoc-Netzwerke, die im Gegensatz zu traditionellen Netzwerken selbstorganisierend sind. Jedes Terminal in einem solchen Ad-hoc-Netzwerk kann einen Zugang zu einem Fest-Netzwerk ermöglichen und ist sofort einsetzbar. Ein Ad-hoc-Netzwerk ist dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur und die Anzahl von Teilnehmern innerhalb vorgegebener Grenzwerte nicht festgelegt ist. Beispielsweise kann eine Kommunikationsvorrichtung eines Teilnehmers aus dem Netzwerk genommen oder eingebunden werden. Im Gegensatz zu traditionellen Mobilfunknetzen ist ein Ad-hoc-Netzwerk nicht auf eine fest installierte Infrastruktur angewiesen.The in the following illustrated embodiment refers to ad-hoc networks, self-organizing unlike traditional networks are. Each terminal in such an ad hoc network can have one Enable access to a fixed network and can be used immediately. One Ad hoc network is characterized in that the structure and the number of participants within preset limits is not is fixed. For example, a communication device be taken from a participant from the network or involved. Unlike traditional mobile networks is an ad hoc network not dependent on a fixed infrastructure.
Die Größe der Fläche des Ad-hoc-Netzwerks ist in der Regel sehr viel größer als der Übertragungsbereich eines Terminals. Eine Kommunikation zwischen zwei Terminals kann daher die Einschaltung weiterer Terminals erforderlich machen, damit diese Nachrichten oder Daten zwischen den beiden kommunizierenden Terminals übertragen können. Solche Ad-hoc-Netzwerke, bei denen eine Weiterleitung von Nachrichten und Daten über ein Terminal notwendig ist, werden als Multihop-Ad-hoc-Netzwerke bezeichnet. Multihop-Ad-hoc-Netzwerke können entweder auf einer Frequenz (bzw. einem Code oder einem Zeitbereich) betrieben werden, oder aus Sub-Netzwerken bestehen, die auf jeweils unterschiedlichen Frequenzen, Codes oder Zeitbereichen arbeiten. Ein Sub-Netzwerk des Ad-hoc-Netzwerks kann beispielsweise durch über Funkstrecken verbundene Terminals von um einen Tisch sitzenden Teilnehmern gebildet werden. Solche Terminals können z. B. Kommunikationsvorrichtungen zum drahtlosen Austausch von Dokumenten, Bildern usw. sein.The Size of the area of the Ad hoc network is usually much larger than the transmission range a terminal. A communication between two terminals can Therefore, the activation of additional terminals required, so communicating these messages or data between the two Transmit terminals can. Such ad hoc networks involve message forwarding and data about A terminal is necessary as multihop ad hoc networks designated. Multihop ad hoc networks can either be on a frequency (or a code or a time range) are operated, or consist of sub-networks operating at different frequencies, Codes or time ranges work. A subnetwork of the ad hoc network can be done through, for example Wireless terminals connected terminals formed around a table participants become. Such terminals can z. B. Communication devices for wireless exchange of documents, Be pictures, etc.
Es lassen sich zwei Typen von Ad-hoc-Netzwerken angeben. Das sind dezentralisierte und zentralisierte Ad-hoc-Netzwerke. In einem dezentralisierten Ad-hoc-Netzwerk ist die Kommunikation zwischen den Terminals dezentralisiert, d. h. jedes Terminal kann mit jedem anderen Terminal direkt kommunizieren, vorausgesetzt, dass die Terminals jeweils in dem Übertragungsbereich des anderen Terminals liegen. Der Vorteil eines dezentralisierten Ad-hoc-Netzwerks ist dessen Einfachheit und Robustheit gegen Fehler. Bei einem zentralisierten Ad-hoc-Netzwerk werden bestimmte Funktionen, wie z. B. die Funktion des Mehrfachzugriffs eines Terminals zum Funkübertragungsmedium (Medium Access Control = MAC) von einem bestimmten Terminal pro Sub-Netzwerk gesteuert. Dieses Terminal wird als zentrales Terminal oder zentraler Controller (Central Controller = CC) bezeichnet. Diese Funktionen müssen nicht immer von demselben Terminal ausgeführt werden, sondern können von einem als zentraler Controller arbeitenden Terminal zu einem anderen dann als zentraler Controller agierenden Terminal übergeben werden. Der Vorteil eines zentralen Ad-hoc-Netzwerks ist, dass in diesem auf einfache Art eine Vereinbarung über die Dienstgüte (Quality of Service = QoS) möglich ist. Ein Beispiel für ein zentralisiertes Ad-hoc-Netzwerk ist ein Netzwerk, welches nach der HIPERLAN/2 Home Environment Extension (HEE) organisiert ist (vgl. J. Habetha, A.Hettich, J. Peetz, Y. Du, „Central Controller Handover Procedure for ETSI-BRAN HIPERLAN/2 Ad Hoc Networks and Clustering with Quality of Service Gurantees", 1st IEEE Annual Workshop an Mobile Ad Hoc Networking & Computing, 11. Aug. 2000).It you can specify two types of ad hoc networks. These are decentralized and centralized ad hoc networks. In a decentralized Ad-hoc network the communication between the terminals is decentralized, d. H. each terminal can communicate directly with any other terminal, provided that the terminals are each in the transmission area the other terminal. The advantage of a decentralized ad hoc network is its simplicity and robustness against mistakes. For a centralized ad hoc network certain functions, such. B. the function of multiple access a terminal to the radio transmission medium (Medium Access Control = MAC) from a specific terminal per Sub-network controlled. This terminal is called a central terminal or central controller (Central Controller = CC). These functions must not always run from the same terminal, but can from one operating as a central controller terminal to another then be handed over as a central controller operating terminal. The advantage of a central ad hoc network is that in this in a simple way an agreement on the quality of service (Quality of Service = QoS) possible is. An example for a centralized ad-hoc network is a network that subscribes to the HIPERLAN / 2 Home Environment Extension (HEE) is organized (See J. Habetha, A. Hettich, J. Peetz, Y. Du, "Central Controller Handover Procedure for ETSI-BRAN HIPERLAN / 2 Ad Hoc Networks and Clustering with Quality of Service Gurantees ", 1st IEEE Annual Workshop on Mobile Ad Hoc Networking & Computing, 11. Aug. 2000).
In
Die
Terminals
Ein
Terminal
Wie
Wie
oben erwähnt,
kann in einem Sub-Netzwerk
In
dem Ad-hoc-Netzwerk können
die Daten zwischen den Terminals nach einem TDMA-, FDMA-, CDMA-
oder CSMA-Verfahren (TDMA = Time Division Multiplex Access, FDMA
= Frequency Division Multiplex Access, CDMA = Code Division Multiplex Access,
CSMA = Carrier Sense Multiple Access) ausgetauscht werden. Die Verfahren
können
auch kombiniert werden. Jedem Sub-Netzwerk
In
Das
Brücken-Terminal
nach
Wenn
Daten aus einem Terminal oder dem Controller des ersten Sub-Netzwerks vom Brücken-Terminal
empfangen werden und deren Bestimmungsort ein Terminal oder der
Controller des zweiten Sub-Netzwerks oder ein Terminal oder Controller eines
anderen über
das zweite Sub-Netzwerk zu erreichenden Sub-Netzwerks ist, werden
diese Daten ebenfalls bis zur Synchronisation mit dem zweiten Sub-Netzwerk
in der Zwischenspeichervorrichtung
Nach
dem Synchronisationswechsel des Brücken-Terminals vom ersten zum
zweiten Sub-Netzwerk werden die in der Zwischenspeichervorrichtung
Das Vertreter-Terminal ist ähnlich wie das Brücken-Terminal ausgeführt, führt jedoch keine Frequenzwechsel durch. Es wird durch ein einmaliges oder periodisches explizites Signal vom Brücken-Terminal über seine Vertreterrolle informiert. Das Vertreter-Terminal kann diese Rolle ablehnen. Nimmt es die Vertreterrolle an, informiert das Brücken-Terminal das Vertreter-Terminal über den Startzeitpunkt und die Dauer seiner Abwesenheit (oder einmalig über die Perioden seiner An- und Abwesenheiten).The Representative terminal is similar like the bridge terminal executed leads however no frequency changes. It is by a one-time or periodic explicit signal from the bridge terminal over his Representative role informed. The representative terminal can do this role reject. If it assumes the representative role, the bridge terminal informs this Representative terminal over the start time and the duration of his absence (or once over the Periods of attendance and absences).
Werden
während
der Abwesenheit des Brücken-Terminals
Daten von einem Terminal oder einem Controller des ersten Sub-Netzwerks
empfangen, deren Bestimmungsort das Brücken-Terminal oder ein über das
Brücken-Terminal
zu erreichendes Terminal oder Controller des zweiten Sub-Netzwerks ist,
werden diese Daten bis zur Rückkehr
des Brücken-Terminals
in das erste Sub-Netzwerk in der Zwischenspeichervorrichtung
Nach
der Rückkehr
des Brücken-Terminals werden
die in der Zwischenspeichervorrichtung
Als ein Beispiel einer möglichen Ausführungsform zweier benachbarter Sub-Netzwerke könnte eines der Sub-Netzwerke nach dem IEEE Standard 802.11 arbeiten, während das zu verbindende zweite Sub-Netzwerk nach dem ETSI Standard HIPERLAN/2 operieren würde. Dies würde voraussetzen, dass das Brücken-Terminal in der Lage wäre, nach beiden Standards zu kommunizieren. Ein Vertreter-Terminal muss in diesem Fall nur im ersten nach dem IEEE 802.11 arbeitenden (CSMA-basierten) Sub-Netzwerk eingerichtet werden. Im zweiten HIPERLAN/2 Sub-Netzwerk könnte der sogenannte Central Controller alle Übertragungen an das Brücken-Terminal während dessen Abwesenheit unterbinden. Als Vertreter-Terminal im 802.11 basierten Sub-Netzwerk sollte, wie zuvor bereits im allgemeinen Fall erwähnt, erfindungsgemäß die zentrale Kontrollstation des 802.11 Netzes, genannt „Point Coordinator (PC)" bzw. Hybric Coordinator" (HC), (falls aktiv) ausgewählt werden. Falls im ersten Sub-Netzwerk kein PC/HC aktiv ist, kann das Brücken-Terminal ein beliebiges Terminal dieses Netzwerks als Vertreter-Terminal auswählen. Beispielsweise könnte in diesem Fall das bestempfangbare benachbarte Terminal dieses Netzwerks als Vertreter-Terminal ausgewählt werden. Die Erfindung ist somit geeignet, nach verschiedenen Standards operierende Netzwerke miteinander zu verbinden.When an example of a possible embodiment two adjacent sub-networks could be one of the sub-networks to work according to the IEEE standard 802.11, while the second to be connected Sub-network according to the ETSI standard HIPERLAN / 2 would operate. This would presuppose that the bridge terminal would be able to post to communicate both standards. A representative terminal must be in in this case only in the first working according to the IEEE 802.11 (CSMA-based) Subnetwork to be set up. In the second HIPERLAN / 2 sub-network could the so-called central controller transmits all transmissions to the bridge terminal while prevent his absence. As a representative terminal in the 802.11 based sub-network should, as previously in general Case mentioned, According to the invention, the central Control station of 802.11 network called "Point Coordinator (PC)" or "Hybric Coordinator" (HC), if active selected become. If in the first sub-network no PC / HC is active, can the bridge terminal Any terminal of this network as a representative terminal choose. For example, could in this case the best receivable neighboring terminal of this network selected as the representative terminal become. The invention is thus suitable according to various standards to connect operating networks.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung könnte beispielsweise darin bestehen, zwei oder mehrere Sub-Netzwerke gleichen Standards miteinander zu verbinden. Arbeiten zwei benachbarte Sub-Netzwerke beispielsweise nach dem IEEE 802.11 Standard auf unterschiedlichen Frequenzen, ist wenigsten ein Brücken-Terminal sowie ein Vertreter-Terminal in jedem der beiden Sub-Netzwerke einzurichten.A other embodiment of the invention could For example, it may be like two or more sub-networks To connect standards. Work two adjacent sub-networks for example, according to the IEEE 802.11 standard on different Frequencies, at least is a bridge terminal as well as a representative terminal in each of the two subnets.
Abschließend soll eine weitere mögliche Gestaltung des Vertreterkonzeptes beschrieben werden, bei der wenigstens zwei oder mehrere Brücken-Terminals zwischen denselben Sub-Netzwerken eingerichtet sind. Wenn die Brücken-Terminals ihre Anwesenheit in den benachbarten Sub-Netzwerken so koordinieren, dass immer wenigstens ein Brücken-Terminal anwesend ist (dies wird beispielsweise in Peetz, J.: „HiperLAN2 Multihop Ad Hoc Communication by Multiple-Frequency Forwarding", Vehicular Technology Conference, Rhodes, Mai 2001, vorgeschlagen), könnte das jeweils anwesende Brücken-Terminal als Vertreter-Terminal der anderen zwischen denselben Sub-Netzwerken eingerichteten Brücken-Terminals agieren.To conclude another possible Design of the representative concept are described, in which at least two or more bridge terminals between the same subnets. When the bridge terminals their So coordinating presence in the neighboring sub-networks that always at least one bridge terminal is present (for example, in Peetz, J .: "HiperLAN2 Multihop Ad Hoc Communication by Multiple-Frequency Forwarding ", Vehicular Technology Conference, Rhodes, May 2001), could each be present Bridge terminal as representative terminal the other bridge terminals established between the same subnetworks act.
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